ABAQUS裂紋的案例
ABAQUS二維裂紋擴展模擬詳解
需要注意的是，在ABAQUS中當采用圍線積分（contour integral）來計算應力強度因子時，在圍線積分的區(qū)域只能為四邊形或六面體單元，雖然裂紋尖端的網格為三角形單元，但其實際上是退化的四邊形單元（degenerated quad），后面將會介紹如何劃分裂尖網格。
為了在ABAQUS中定義裂紋，首先需要指定裂紋面（crack front）以及裂紋尖端（crack tip），對于通過ABAQUS創(chuàng)建的二維部件實例，裂紋前沿可以指定為幾何點，幾何邊線以及幾何面，裂紋尖端可以指定為幾何點，而對于外部導入的二維網格（orphan mesh），裂紋前沿可以指定為節(jié)點，單元邊和單元面，裂紋尖端尖端可以指定為節(jié)點。除此之外還需要指定裂紋面的法向矢量方向或者裂紋擴展的方向，在ABAQUS中裂紋擴展的方向也被稱為q向量，該向量將用于圍線積分的計算。裂紋的定義如圖3所示。
圖3 ABAQUS裂紋定義界面
為了在裂尖單元中引入奇異性，需要對單元節(jié)點進行特殊的處理。如圖4所示，對于8節(jié)點的四邊形單元（二階單元，具有中間節(jié)點），首先ABAQUS會將四邊形單元的其中一條邊壓縮，假設該單元邊由節(jié)點a, b和c構成，壓縮之后節(jié)點a, b和c將合并共同構成裂紋尖端，隨后與裂紋尖端相連的兩條單元邊上的中間節(jié)點將會被移動到距離裂紋尖端1/4處的位置。
展開 ABAQUS裂紋尖端應變、裂紋擴展模擬及問題
前幾天有人問我ABAQUS做焊點分析，我一看他給我的一片文獻，其實是用ABAQUS做裂紋擴展分析。之前也沒接觸過裂紋分析，于是照貓畫虎做了個算例，但是裂紋沒有擴展。
ABAQUS做裂紋有三種方法：contour integral，擴展有限元及VCCT法，這里用了contour integral法。
如圖所示，V形楔形處有一個預制裂紋，是采用Interaction模塊的assign seam設定的，裂紋的擴展面及方向是通過crack來設定的，類型為contour integral。材料模型定義了塑性應力-應變關系，彈性參數、GTN參數、脆性失效參數等。模型上的兩個孔，一個固支、一個勻速拉。預期當裂紋尖端的單元變形達到某一個值時將刪除單元。
您看見了就給個意見唄。
步驟：
建立模型，進行適當的partition
定義材料：分別定義了elastic彈性參數、plastic真實應力-應變關系、GTN模型參數、脆性失效參數（包括一個叫演化參數）。
定義預制裂紋、定義裂紋擴展面、方向，定義失效單元的generation。
邊界條件，提交job，查看結果。
結果：預期模型在塑性變形不是很大時就會產生裂紋擴展，但是模型產生了很大塑性變形后仍然沒有發(fā)生失效。
Mises應力場：
x方向正應力場
x方向真實應變場
x方向塑性應變場
裂紋尖端應變的結果還是挺漂亮的，雖然正確性有待考證，如果裂紋出來了就完美了，可惜裂紋沒出來。
展開 采用Abaqus和Marc軟件的疲勞裂紋擴展分析對比
1基本理論
在進行疲勞裂紋擴展計算時，兩款軟件的基本理論相同，均是基于Paris公式。不同的是，Abaqus僅提供了能量釋放率形式的Paris公式，即
而Marc還提供了應力強度因子形式的paris公式。兩種公式形式下的參數C和m有所不同。
Abaqus通過下式判斷疲勞裂紋何時開始擴展
而Marc則通過在分析工況中選中相應的初始裂紋，通過設置多個分析工況，控制裂紋開始擴展的時間。
2軟件分析過程
ABAQUS
Abaqus進行疲勞裂紋擴展分析時，分析步需選擇Direct cyclic。另需編輯關鍵字，輸入參數C、m等。
初始裂紋建模與其它類型的裂紋相似，通過擴展有限元方式建立初始裂紋及實現裂紋的擴展，因此初始裂紋需剛好穿過整數個單元，才能實現初始裂紋的準確建模。Abaqus中，每次疲勞裂紋擴展的距離為一個單元，然后軟件會以單元的長度和得到的能量釋放率，通過Paris公式計算出對應的疲勞周次，直接跳轉到相應的循環(huán)次數，進行后續(xù)的計算。
Abaqus軟件的疲勞裂紋擴展分析暫不支持非線性，僅可定義裂紋面之間的接觸。
Marc
Marc軟件進行疲勞裂紋擴展分析時，與常規(guī)分析裂紋沒有太大差別，無需定義特殊的分析類型。初始裂紋建模和裂紋的擴展則是通過網格重劃分實現。
Marc軟件中，每次疲勞裂紋擴展的距離有兩種控制方式。方式1：直接由Paris公式計算出擴展的距離，逐一計算各疲勞周次。
展開 abaqus和franc3d疲勞裂紋擴展分析對比
精確估算出結構的疲勞壽命，確保結構在服役期內不發(fā)生疲勞失效是疲勞裂紋研究的目的。Abaqus和Franc3D均可以模擬循環(huán)載荷下的疲勞裂紋擴展行為，本文對兩者的模擬結果進行了對比分析。
Abaqus中可以通過直接循環(huán)法進行疲勞裂紋擴展分析，整個過程包含兩階段，（1）裂紋萌生階段；（2）裂紋擴展階段。
裂紋萌生準則如下
裂紋萌生后的擴展速度采用基于能量釋放率的Paris公式進行描述
Abaqus中通過設置關鍵字來引入裂紋擴展模型。
*Fracture Criterion,TYPE=FATIGUE,MIXED MODE BEHAVIOR=POWER(BK or REEDER)
Franc3D與Abaqus的區(qū)別在于裂紋描述方式上，abaqus采用擴展有限元方法來描述裂紋，Franc3D則通過自適應網格來描述裂紋。Franc3D內置了多種疲勞裂紋擴展速率模型，如下圖所示。
在計算疲勞裂紋擴展時，Abaqus和Franc3D本質上的物理機理是相同的，只是各自具體的實現方法有所區(qū)別。本文分別使用Abaqus和Franc3D模擬了含有預制裂紋平板的疲勞行為，并對模擬結果進行了對比。
Abaqus中模型的幾何形狀和加載方式如下圖所示。Abaqus計算出裂紋尖端的能量釋放率，并結合式(2)進行裂紋疲勞擴展分析。
Franc3D中的網格如下所示。Franc3D對裂紋尖端網格進行了楔形單元劃分，通過M-integral等方法計算出裂紋尖端的應力強度因子，結合Paris公式等進行疲勞裂紋擴展分析。
展開 
ABAQUS-裂紋擴展-玻璃杯跌落碰撞破碎例子
ABAQUS-裂紋擴展-玻璃杯跌落碰撞破碎仿真
玻璃杯自由落體，與地面碰撞時刻出現裂紋并開始擴展，最后整體破碎。
裂紋 碰撞 破碎 跌落 Brittle Cracking 脆性開裂
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Abaqus XFEM疲勞裂紋擴展(基于Paris公式)教程 ￥39.9
Abaqus XFEM疲勞裂紋擴展(基于Paris公式)教程
本文將詳細介紹在abaqus軟件中，利用擴展有限元（XFEM）實現疲勞裂紋擴展，用的是二維CT模型，三維模型同理。
主要包括一下幾方面：1.模型的建立（包括材料賦予，預制裂紋，分析步設置，邊界條件設置）2.關鍵詞設置（裂紋擴展的Paris公式在abaqus中的換算）3.收斂問題。
1. 模型的建立
根據國標GB/T 6398-2017，金屬材料疲勞試驗疲勞裂紋擴展方法所規(guī)定的CT模型建模方法：
在abaqus中建模并且在中間畫好過渡線，可得：
再建一個預制裂紋（裂紋長度為1mm，你可以根據自己需要選擇長度）的模型：
材料賦予正常進行，賦予彈性和塑性就行，預制裂紋不需要賦予材料屬性（例子為了方便，只賦予彈性部分）
裝備部分，選擇CT模型及預制裂紋兩個part，再將預制裂紋移動至裂紋尖端:
Step設置：
本文用的是direct cycle分析步
展開 abaqus模擬邊坡裂紋擴展（XFEM）
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展開 分享一個通過ABAQUS計算二維穿透裂紋應力強度因子的實例 ￥10
通過ABAQUS計算二維穿透裂紋應力強度因子。理論值為396，有限元計算值為407，誤差小于3%。
ABAQUS中的斷裂力學及裂紋分析(原創(chuàng))
這是因為在ABAQUS中對應等于材料的屈服強度的是von Mises等效應力Se=Sy，因此在平面應變的條件下，xx方向的應力Sxx=Sy*pi/SRQT(3)>Sy, 而Syy=Sy*(2+pi)/SRQT(3), 大概是3倍的屈服應力。所以得到大于材料的屈服強度的xx及yy方向應力是正常的。2．為什么設置collapse element的時候對彈性分析在中間就一個點而要把單元邊上的中點移到1/4處，但彈塑性分析卻要在中間設置一圈點并且保持單元邊上的中點位置不變呢？這個其實不是隨便定的，在有限元中分析裂紋時，對彈性分析需要模擬裂尖1/SQRT(r)的奇異性，這樣在把單元邊上的中點移到1/4處后計算出來的等參單元拉格郎日型函數對應的u field正好包含1/ SQRT(r)項，事實上這一方法在斷裂力學的數值模擬發(fā)展史上是很巧妙的一個發(fā)現，至今仍然被廣泛采用。至于理想彈塑性分析需要模擬裂尖1/r的奇異性, 這樣大家都知道在把單元邊上的點放在到1/2處后計算出來的正常的等參單元拉格郎日型函數對應的u field包含1/ r項, 可以模擬彈塑性分析需要的裂尖1/r的奇異性。所以在看似動手點幾下就能實現的分析模式后面有很清楚漂亮的理論作支持。還有就是比較新的cohesive element單元。需要定義damage initiation和evolution的準則， softening準則目前只有l(wèi)inear和exponential，但對一般材料也夠用了。然后通過設置后處理display group可以看到裂紋擴展情況。裂紋擴展不是ABAQUS的強項，目前比較方便的只能用cohesive element，我做過幾個模型效果還可以，但對應的參數需要一定的實驗數據支持，否則做出來了也不知道對不對。
展開 ABAQUS直裂紋、斜裂紋圍道積分計算裂紋尖端J積分
之前算過一個關于裂紋擴展的問題，當時創(chuàng)建裂紋選擇的是contour intergral，后來又有人咨詢我裂紋尖端J積分的計算問題。我才恍然大悟，其實圍道積分方法還是適用于計算裂紋尖端在某時刻的J積分，至于動態(tài)擴展問題，還是交給XFEM吧（雖然也不太好）。
計算了幾種情況下的裂紋尖端J積分，包括直裂紋、斜裂紋以及裂紋尖端傾斜等三種情況。
部分試件的應力分布及J積分結果如圖所示：
ABAQUS中的斷裂力學及裂紋分析總結
我仔細讀了ABAQUS cohesive element的理論幫助，個人意見ABAQUS的cohesive element采用的是廣泛應用于混凝土的類似fictitious crack的方法。只考慮了Dugdale-Barenblatt energy mechanism。 這其中softening law 的影響是非常重要的。但ABAUQS似乎只提供了linear 或者exponential 的softening law，復雜的本構關系還需要另想辦法。至於基于Griffith-Irwin energy dissipation mechanism的J-integral值可以在LEFM分
析中單獨算。(ABAQUS用的是Suo Zhigang 和Hutchinson在1990一篇論文中提出的方
法) 目前cohesive fracture mechnics已經被應用于各種材料。不過在使用到納米
或者更小數量級的研究中碰到了不少問題，可能需要結合位錯和分子動力學的一些
理論。現有的cohesive element單元需要定義damage initiation和evolution的準則， softening準則目前好像只有l(wèi)inear和exponential，但對一般材料也夠用了。然后通過設置后處理display group可以看到裂紋擴展情況。裂紋擴展不是ABAQUS的強項，目前比較方便的只能用cohesive element，我做過幾個模型效果還可以，但對應的參數需要一定的實驗數據支持，否則做出來了也不知道對不對。要注意geometric thickness和constitutive thickness； material stiffness和interfacial stiffness的區(qū)別 以及厚度與精度的影響。
展開 #ABAQUS圍線積分+網格重劃分--模擬裂紋任意路徑擴展
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</div><p>前面的帖子已經介紹過在ABAQUS中模擬裂紋都有哪些技術，事實上，目前各大商業(yè)軟件對于裂紋擴展的模擬還是有很多很多限制的，更不要說模擬裂紋的任意路徑擴展了，截止目前，分析裂紋任意路徑擴展的方法主要包括以下幾種方法：</p><p>1 使用ABAQUS（或者ls-dyna等）自帶材料損傷本構，達到失效的單元會被刪除；</p><p> 例如：brittle cracking、ductile damage等</p><p>2 使用ABAQUS自帶的擴展有限單元法xfem模擬裂紋任意路徑擴展，裂紋可以穿過單元；</p><p> 例如：基于LEFM或者粘性片段法的xfem</p><p>3 在實體單元間批量插入cohesive單元模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：在所有實體單元間批量插入cohesive單元</p><p>4 使用圍線積分+網格重新劃分模擬裂紋的任意路徑擴展；</p><p> 例如：自己編程實現圍線積分+網格重新劃分，或者franc2d/3d，zencrack3d，ALOF，adapcrack等</p><p>********</p><p>前三種其實目前用的比較多，各種例子視頻講解都有，但是對于第四種方法，往往由于使用起來太復雜被大家所拋棄，下面我們就重點講解一下這種方法，為大家提供一種思路，有興趣的可以自己使用python二次開發(fā)來完成。
展開 abaqus 未能定位裂紋尖端
大佬們，如圖xfem中未能定位裂紋尖端怎么解決
算例丨基于ABAQUS的滾子軸承保持架橫梁裂紋擴展仿真分析
XFEM與CFEM的最根本區(qū)別在于, 它所使用的網格與結構內部的幾何或物理界面無關, 從而克服了在諸如裂紋尖端等高應力和變形集中區(qū)進行高密度網格剖分所帶來的困難, 模擬裂紋生長時也無需對網格進行重新剖分.重點介紹XFEM的基本原理、實施步驟及應用實例等, 并進行必要的評述. 單位分解概念保證了XFEM的收斂, 基于此, XFEM通過改進單元的形狀函數使之包含問題不連續(xù)性的基本成分, 從而放松對網格密度的過分要求。
如圖2所示為滾子軸承保持架橫梁XFEM模型，局部裂紋布置在保持架橫梁末端，保持架橫梁長30 mm，寬度為2 mm，材料為鋼。在建模過程中，采用ANSA建立保持架橫梁健康狀態(tài)下的有限元模型，并將其以INP文件導入ABAQUS中，在PART中建立裂紋部件，并將其組合到一起，共121249個單元。
圖2 滾子軸承保持架XFEM模型
關鍵步驟如下：
1）如圖3所示為材料定義和裂紋擴展屬性定義；
圖3 材料定義和裂紋擴展屬性定義
2）如圖4所示為求解載荷步定義；
圖4 載荷步定義
3）如圖5所示為裂紋區(qū)域及裂紋位置定義；如圖6為裂紋Interaction定義；
圖5裂紋區(qū)域及裂紋位置定義
圖6 裂紋Interaction定義
4）如圖7所示為定義載荷與約束；
圖7 定義載荷與約束
5）如圖8所示求解。
圖8 求解
三、結果與討論
如圖9所示為保持架橫梁末端裂紋的擴展趨勢圖，結果顯示，初試裂紋深度為0.45 mm，垂直于保持架橫梁表面，施加載荷為708 N。
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